CN106414949A - 废气涡轮增压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于平衡废气涡轮增压器转子(14)的方法，其包括以下步骤：在转子(14)的轴(10)上共同旋转地布置肩部(12；16；20)并移除肩部(12；16；20)的至少一部分材料以减少不平衡，且本发明涉及一种废气涡轮增压器转子(14)，其具有上面可安装有轴承布置(13)的轴(10)、具有在轴(10)的第一端(10a)上的涡轮叶轮(6)且具有在轴(10)的第二端(10b)上的压缩机叶轮(2)，其中肩部(12；16；20)被布置在轴(10)上介于压缩机叶轮(2)与涡轮叶轮(6)之间，所述肩部共同旋转地连接至轴(10)。

Description

废气涡轮增压器
本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于平衡废气涡轮增压器转子的方法，并且涉及一种根据权利要求10所述的废气涡轮增压器转子。
就用于平衡废气涡轮增压器转子的已知方法而言，使用具体在压缩机叶轮和涡轮叶轮处的两个平衡平面。运用此方法，可减少废气涡轮增压器转子的轴由不平衡引起的摆动运动。然而，所述方法并未考虑发生在以超临界转速旋转涡轮增压器的操作期间的不平衡。在这些转速下，废气涡轮增压器转子的轴可不再被视为刚体；相反地，其更加用作柔性体，且面临大幅上升的加速度级。在发动机处或在车辆中，上升的加速度级影响噪音产生，或甚至可导致轴承布置出现故障。
废气涡轮增压器转子在可用平衡平面处，具体在压缩机叶轮和涡轮叶轮处的平衡在上述条件下是不可能的。实际上，运用所述平衡平面，废气涡轮增压器的平衡无法进行任何更多的改进，即使加速度曲线中显而易见且明显的是，车辆中仍然存在不平衡。
因此，本发明的目的是提供一种用于平衡废气涡轮增压器转子的方法，该方法消除现有技术的上述缺点。另外，本发明的目的是提供一种权利要求10的前序部分中规定的类型的废气涡轮增压器转子，其提供了改进且精确平衡的可能性。
所述目的是借助于权利要求1和10的特征实现。
与其中废气涡轮增压器转子是在两个平衡平面处执行的现有技术相比，本发明是基于提供第三平衡平面概念以达到改进废气涡轮增压器转子的平衡。归因于第三平衡平面，可消除超临界转速范围中出现的不平衡。在本发明中，第三平衡平面是通过在废气涡轮增压器转子的轴上共同旋转地布置肩部而实现。
从属权利要求包括本发明的有益改进。
例如，间隔件套筒可作为肩部布置在废气涡轮增压器转子的轴上。通常作为现有技术中的情况的是，根据本发明的间隔件套筒与废气涡轮增压器转子的轴一起旋转，而非将浮动间隔件套筒布置在径向轴承衬套之间。
为了将间隔件套筒共同旋转地附接至废气涡轮增压器转子的轴，间隔件套筒可以粘性地连接至轴，例如焊接、粘附地结合或钎焊至轴。同样不言而喻的是，可借助于旋拧设备实现间隔件套筒至轴的连接。同样可设想到，间隔件套筒借助于主动锁定连接件，尤其是花键齿轮连接件或榫槽连接件共同旋转地固定至轴。在榫槽连接件的情况中，榫槽连接件应形成在两侧上以防止附加的结构不平衡。因此，取决于上述方法的可用性和相应应用的要求，间隔件套筒可以简易方式共同旋转地附接至废气涡轮增压器转子。
关于此构造，间隔件套筒可以呈单部分或多部分形式，尤其是两部分形式。因此，取决于应用可更容易地执行间隔件套筒的安装。另外，间隔件套筒的多部分构造可以具有以下效果：废气涡轮增压器转子更容易平衡并且可以更精确方式来执行。另外，多部分间隔件套筒提供了，如果需要的话，可便宜地更换间隔件套筒的优点。
间隔件套筒可以优选地居中布置在废气涡轮增压器转子的轴上，即，介于径向轴承衬套之间，所述径向轴承衬套以常规方式用于轴的安装。此原因在于，在超临界转速范围中，出现不平衡力矩，其激发转子并且使转子以第一本征模式(弯曲模式)弯曲。在此情况中，还可以引发较高弯曲模式(例如，第二、第三弯曲模式)的振动。归因于间隔件套筒居中地布置在废气涡轮增压器转子的轴上，可平衡这些弯曲模式。
还可以使用支撑元件作为肩部，所述支撑元件与废气涡轮增压器转子的轴、轴向轴承的轴或轴环的轴共同旋转。以此方式，废气涡轮增压器转子可利用现有部件变得平衡，且不会招致附加部分和对应安装工作的成本。
为了实际补偿不平衡，一个上述实施例的肩部的至少一部分可进行材料移除。取决于制造技术的可用性和期望精确度，可通过借助于激光进行的或在火花侵蚀工艺中的切割来移除材料。
参考附图实现的示例性实施例的以下描述中可找到本发明的进一步细节、优点和特征，其中：
图1示出了依据根据本发明的方法的具有根据本发明的废气涡轮增压器转子的第一实施例的废气涡轮增压器的剖视图，
图2示出了依据根据本发明的方法产生的根据本发明的废气涡轮增压器转子的第二实施例的大幅简化示意图，
图3示出了依据根据本发明的方法产生的根据本发明的废气涡轮增压器转子的第三实施例的大幅简化示意图，
图4示出了依据根据本发明的方法产生的根据本发明的废气涡轮增压器转子的第四实施例的大幅简化示意图，以及
图5示出了依据根据本发明的方法产生的根据本发明的废气涡轮增压器转子的第五实施例的简化侧视图。
相同的参考符号在整个说明书中用来标示相同元件。
下文将基于图1解释根据本发明的废气涡轮增压器转子14和根据本发明的方法的第一实施例。图1中说明废气涡轮增压器1。所述废气涡轮增压器具有轴10、轴10的第一端10a上的涡轮叶轮6和轴10的第二端10b上的压缩机叶轮2，这些元件一起形成转子14。压缩机叶轮2被布置在压缩机壳体9中，所述压缩机壳体9是通过压缩机后壁4连接至轴承壳体4。轴承壳体4包括轴承布置13，其具有彼此径向地分隔开的两个轴承衬套7以及轴向轴承3。轴10或废气涡轮增压器转子14是借助于轴承布置13布置在轴承壳体4中。涡轮叶轮6被布置在涡轮壳体5中。
为了可平衡废气涡轮增压器转子14，在根据本发明的方法的第一步骤中，使用可在上面执行第二步骤中的平衡的轴向轴承3的支撑元件12。用于支撑轴向轴承3的支撑元件12是以常规方式共同旋转地布置在轴10上。废气涡轮增压器转子14的平衡是通过移除支撑元件12的至少一部分材料来执行。在此情况中，材料可以优选地通过借助于激光进行的或在火花侵蚀工艺中的切割来移除。这里显而易见的是，措辞“切割”应被理解为意味着用于移除支撑元件12的材料的任何合适的机械加工，诸如，举例而言，碾磨、钻孔、研磨、刨削等。
图2是依据根据本发明的方法的第二实施例的废气涡轮增压器转子14的轴10的一半的大幅简化示意图。轴10关于轴线X对称。在此实施例中，在第一步骤中，轴10形成为腰状，即，轴10的两个凹入区域15具有小于轴10的直径的直径。因此，轴环16形成在凹入区域15之间，所述轴环优选地具有与轴10相同的直径。在根据本发明的方法的第二步骤中，借助于上文提及的一种方法从轴环16中移除材料以平衡废气涡轮增压器转子14。两个凹入区域15和轴环16优选地形成在彼此轴向地分隔开的两个径向轴承衬套(图未示)之间。这使得尤其可允许平衡废气涡轮增压器转子的弯曲模式。
图3是依据根据本发明的方法的第三实施例的废气涡轮增压器转子14的轴10的一半的大幅简化侧视示意图。在此情况中，在第一步骤中，间隔件套筒20共同旋转地附接至轴10介于两个径向轴承衬套7之间。间隔件套筒20是呈不可分部件的形式并且具有至多等于轴承衬套的外径的直径。另外，间隔件套筒具有螺纹销18(平头螺钉)旋拧至其中的螺纹孔17。间隔件套筒20借助于螺纹销18共同旋转地连接至轴10。为了将间隔件套筒20共同旋转地附接至轴10，也可使用其它类型的粘性或主动锁定连接件，例如焊接、粘附结合或钎焊连接件、花键齿轮连接件或榫槽连接件。间隔件套筒被布置在轴承衬套7之间并且设置尺寸使得间隔件套筒20的长度对应于轴承衬套7之间的间隙。在间隔件套筒20已被布置在轴上之后，在根据本发明的方法的第二步骤中，移除间隔件套筒20的至少一部分材料，且因此废气涡轮增压器转子14，尤其在其弯曲模式中得以平衡。
如可从图4中看出，依据根据本发明的方法的第四实施例的轴10的布置大致上对应于图3中说明的轴10的布置。所述第四实施例的不同之处仅仅在于间隔件套筒20是呈两部分形式。间隔件套筒20的部分20a和20b中的每一个均具有螺纹销18(平头螺钉)旋拧至其中的每一个的螺纹孔17。螺纹孔17和旋拧在其中的对应螺纹销18被布置在隔件套筒20的两个部分20a和20b的径向相对点处，使得间隔件套筒20到轴10的附接并不会产生任何附加的不平衡。
图5示出了依据根据本发明的方法的第五实施例的废气涡轮增压器转子14的轴10的侧视图。轴10上仅仅示出了涡轮6。轴10具有在不同点处的多个轴环16(呈阶梯状)。借助于一种上述方法从多个轴环16中移除材料以平衡废气涡轮增压器转子14。也可仅仅提供一个轴环10。
为了补充本发明的上述书面公开内容，明确地参考图1至图5中的说明性表示。
参考符号列表
1 废气涡轮增压器
2 压缩机叶轮
3 轴向轴承
4 压缩机后壁
5 涡轮壳体
6 涡轮叶轮
7 径向轴承衬套
8 轴承壳体
9 压缩机壳体
10 轴
10a 轴的第一端
10b 轴的第二端
12 支撑元件
13 轴承布置
14 转子
15 凹入区域
16 轴环
17 螺纹孔
18 螺纹销(平头螺钉)
20 间隔件套筒
20a 间隔件套筒20的第一部分
20b 间隔件套筒20的第二部分

Claims (12)

1.一种用于平衡废气涡轮增压器转子(14)的方法，其包括以下步骤：
-在所述转子(14)的轴(10)上共同旋转地布置肩部(12；16；20)；以及
-移除所述肩部(12；16；20)的至少一部分材料以减少不平衡。
2.根据权利要求1所述的用于平衡废气涡轮增压器转子(14)的方法，其中间隔件套筒(20)作为肩部共同旋转地附接至所述轴。
3.根据权利要求2所述的用于平衡废气涡轮增压器转子(14)的方法，其中所述间隔件套筒(20)是呈单部分形式。
4.根据权利要求2所述的用于平衡废气涡轮增压器转子(14)的方法，其中所述间隔件套筒(20)是呈多部分形式，尤其是两部分形式。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的用于平衡废气涡轮增压器转子(14)的方法，其中使用焊接、粘附结合、钎焊或旋拧设备来共同旋转地附接所述间隔件套筒(20)。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的用于平衡废气涡轮增压器转子(14)的方法，其中所述间隔件套筒(20)是借助于两侧上的主动锁定连接件，尤其是花键齿轮连接件或榫槽连接件而固定至所述轴。
7.根据权利要求1所述的用于平衡废气涡轮增压器转子(14)的方法，其中与所述轴共同旋转的轴向轴承的支撑元件(12)用作肩部。
8.根据权利要求1所述的用于平衡废气涡轮增压器转子(14)的方法，其中轴环(16)用作肩部。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于平衡废气涡轮增压器转子(14)的方法，其中通过借助于激光进行的或在火花侵蚀工艺中的切割来移除所述肩部(12；16；20)的所述材料。
10.一种废气涡轮增压器转子(14)
-具有上面可安装有轴承布置(13)的轴(10)；
-具有在所述轴(10)的第一端(10a)上的涡轮叶轮(6)；以及
-具有在所述轴(10)的第二端(10b)上的压缩机叶轮(2)；其中
-肩部(12；16；20)被布置在所述轴(10)上介于所述压缩机叶轮(2)与所述涡轮叶轮(6)之间，所述肩部共同旋转地连接至所述轴(10)。
11.根据权利要求10所述的废气涡轮增压器转子(14)，其中所述肩部(12；16；20)具有至多等于所述轴承布置(13)的所述外径的外径。
12.根据权利要求10或11所述的废气涡轮增压器转子(14)，其中所述肩部是间隔件套筒(20)。
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